Question

【題目】五氧化二釩(V2O5)在冶金、搪瓷、磁性材料等領域有重要應用。實驗室以含釩廢料(含V2O3、CuO、MnO、SiO2、A12O3、有機物)為原料制備V2O5的一種流程如圖：

已知I．含釩離子在溶液中的主要存在形式與溶液pH的關系如表所示：

Ⅱ．25℃時，難溶電解質的溶度積常數如表所示：

Ⅲ．NH4VO3在水中的溶解度：20℃、4.8g·L-1；60℃、24.2g·L-1。

回答下列問題：

（1）“焙燒”的目的是_____。

（2）“濾渣1”的用途為____(寫出一種即可)。

（3）通過計算說明，常溫下，若“調pH”為7，Cu2+是否沉淀完全____。(溶液中離子濃度小于10-5mol·L-1時，認為該離子沉淀完全)

（4）“沉錳”需將溫度控制在70℃左右，溫度不能過高或過低的原因為____。

（5）結晶所得NH4VO3需進行洗滌、干燥。合適的洗滌試劑為____；證明NH4VO3已洗滌干凈的實驗操作及現象為____。

（6）“煅燒”時生成兩種能參與大氣循環的氣體，該反應的化學方程式為_____。

Answer 1

【答案】除去有機物雜質，將V2O3氧化為V2O5 制光導纖維、制玻璃、制硅膠 “調節pH”為7，溶液中，Cu2+沉淀完全； 溫度過低，反應速率慢，NH4VO3可能提前結晶析出導致產率低；溫度過高，NH4HCO3分解導致原料利用率低 冷水 取少量最后一次洗滌液于潔凈試管中，滴加BaCl2溶液，無明顯現象，證明NH4VO3已洗滌干凈 4NH4VO3+3O2 2V2O5+2N2+8H2O

【解析】

（1）含釩廢料中含有有機物雜質，焙燒時會被除去，V2O5是由V2O3制備的，根據V元素化合價的變化分析；

（2）SiO2不與硫酸反應，判斷“濾渣1”為SiO2，再寫出其用途；

（3）根據溶度積的公式進行計算；

（4）根據溫度對反應速率以及對物質的穩定性的影響分析；

（5）根據已知信息NH4VO3的溶解度選擇洗滌試劑；檢驗NH4VO3洗滌干凈，只要檢驗最后一次洗滌液中沒有溶液中的硫酸根離子即可；

（6）根據NH4VO3“煅燒”時生成兩種能參與大氣循環的氣體，即產物有V2O5、N2、H2O，據此寫出該反應的化學方程式。

（1）焙燒會除去有機物雜質，同時根據V2O3中V元素的化合價為+3價，V2O5中V元素的化合價為+5價知，焙燒還可以將燒V2O3氧化為V2O5；

故答案為：除去有機物雜質，將V2O3氧化為V2O5；

（2）用硫酸酸溶時，SiO2不反應，因此“濾渣1”為SiO2，其用途為制光導纖維、制玻璃、制硅膠等；

故答案為：制光導纖維、制玻璃、制硅膠等(寫出一種即可)；

（3）調節pH為7，溶液中c(Cu2+)=molL-1=2.2×10-6molL-1<10-5molL-1，Cu2+沉淀完全；

故答案為：調節pH為7，溶液中c(Cu2+)=molL-1=2.2×10-6molL-1<10-5molL-1，Cu2+沉淀完全；

（4）溫度過低，反應速率慢，NH4VO3可能提前結晶析出導致產率低；溫度過高，NH4HCO3分解導致原料利用率低；

故答案為：溫度過低，反應速率慢，NH4VO3可能提前結晶析出導致產率低；溫度過高。NH4HCO3分解導致原料利用率低；

（5）因為NH4VO3在冷水中的溶解度小，在熱水中溶解度大，因此選擇冷水作洗滌試劑；

若NH4VO3未洗滌干凈，則固體上會附著硫酸根離子，因此檢驗NH4VO3已洗滌干凈，只要檢驗最后一次洗滌液中沒有硫酸根離子即可，則實驗操作及現象為取少量最后一次洗滌液于潔凈試管中，滴加BaCl2溶液，無明顯現象，證明NH4VO3已洗滌干凈；

故答案為：冷水；取少量最后一次洗滌液于潔凈試管中，滴加BaCl2溶液，無明顯現象，證明NH4VO3已洗滌干凈；

（6）根據“煅燒”時生成兩種能參與大氣循環的氣體，可得該反應的化學方程式為4NH4VO3+3O22V2O5+2N2+8H2O；

故答案為：4NH4VO3+3O22V2O5+2N2+8H2O。